1. 2 Классификация червячных передач
В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим (рисунок 1.2 а) или с глобоидным (рисунок 1.2 б) червяком. Глобоидная передача имеет повышенный КПД, более высокую несущую способность, но сложна в изготовлении и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызванному изнашиванием подшипников.
Рисунок 1.2 - Передачи с цилиндрическим и с глобоидным червяком
В зависимости от направления линии витка червяка передачи бывают с правым и левым направлением линии витка.
В зависимости от числа витков (заходов резьбы) червяка передачи бывают с одновитковым или многовитковым червяком.
В зависимости от расположения червяка относительно колеса передачи бывают с нижним (рисунок 1.3 а), боковым (рисунок 1.3 б), верхним (рисунок 1.3 в) червяками. Чаще всего расположение червяка диктуется условием компоновки изделия [3].
Рисунок 1.3 – Схемы расположения червяка относительно колеса
1.3 Достоинства и недостатки червячных передач
К достоинствам червячных передач относятся:
- возможность осуществления одноступенчатой передачи с большими передаточными числами: в кинематических передачах u=500 и более, а в силовых передачах u=8…80, в виде исключения до 120;
- плавность зацепления;
- бесшумность работы;
- возможность осуществления самотормозящей передачи;
- небольшая масса передачи на единицу мощности при большом передаточном числе;
- рациональность компоновки и минимальные габариты всего механизма для передачи движения между перекрещивающимися осями;
- высокая кинематическая точность.
К недостаткам червячной передачи следует отнести:
- сравнительно низкий КПД (<0,92) из-за больших потерь на относительное скольжение под нагрузкой сопряженных профилей червяка и колеса. КПД самотормозящей передачи ŋ ≤ 0,5;
- необходимость применения для колеса дорогостоящих антифрикционных материалов;
- склонность к заеданию при больших скоростях;
- повышенный нагрев и износ;
- повышенные требования к точности сборки;
- передача вращения возможна только в одном направлении (от винта к колесу) [1].
1.4 Особенности червячного редуктора с верхним расположением червяка
Характерная особенность червячного колеса – это специальный профиль зубьев на косозубом зубчатом колесе. Когда «червяк» вращается, витки резьбы движутся по оси и приводят в движение зубья колеса. При этом ось червяка расположена под прямым углом к оси червячного колеса, а размер редуктора определяется расстоянием между червяком и червячным колесом
Особенности зацепления червячной пары позволяют использовать червячные редукторы в условиях и процессах, к которым предъявляются повышенные требования относительно бесшумности работы [4].
2 Кинематический расчёт привода
Исходные данные:
- мощность P1 = 3 кВт;
- частота вращения n1 = 1440 об/мин;
- передаточное число u = 50.
Кинематическая схема проектируемого редуктора представлена на рисун- ке 2.1.
1 – двигатель; 2 – муфта; 3 – червяк;
4 – червячное колесо; 5 – корпус редуктора
Рисунок 1 – Кинематическая схема червячного редуктора
Общий КПД редуктора равен произведению КПД последовательно соединенных подвижных звеньев, то есть червячной передачи и двух пар подшипников. Для червячной передачи с передаточным числом u=50, КПД червячной передачи рекомендуется чп=0,70…0,75 [3].
Принимая ориентировочно чп=0,75, для одной пары подшипников пп=0,99, для муфты м=0,96, получаем общий КПД редуктора общ [3]
ƞ
общ
= ƞчп
∙ ƞпп
∙ ƞм
;
(2.1)
.
Выбираем двигатель, исходя из условия
Рдв Р1, (2.2)
где Pдв – мощность двигателя, кВт;
P1 – мощность на ведущем валу, кВт.
Определяем двигатель типа 4АМ100L4У3, для которого Рдв= 4кВт, nдв = 1440 об/мин [3].
Вычислим частоту вращения ведомого вала [3]
(2.3)
где i – передаточное отношение;
ω1 – угловая скорость ведущего вала, рад/с;
ω2 – угловая скорость ведомого вала, рад/с;
n1 – частота вращения ведущего вала, об/мин;
n2 – частота вращения ведомого вала, об/мин.
Так как расчёт ведётся для редуктора, то
i = u, (2.4)
где u – передаточное число.
Получаем
(2.5)
Отсюда n2 равно
(2.6)
Вычислим угловые скорости валов [3]
(2.7)
Вычислим мощность ведомого вала
(2.8)
где P2 – мощность ведомого вала, кВт.
(2.9)
Вычислим вращающий момент на валах редуктора
(2.10)
(2.11)
привод червячный редуктор